Файл: Немкевич, А. С. Конструирование и расчет печатающих механизмов-1.pdf

которых развивается коррозионный процесс, активируемый де­ формацией металла.

Используя разложение энергии активации скорости коррозии в ряд Тэйлора по величине механического напряжения, в ра­ боте [136] произведен расчет характеристик распространения коррозионно-механической трещины в стекле на основе сопоставле­ ния скоростей растворения в вершине трещины и на гладкой поверхности, а в работе [137] этот метод использован для описа­ ния коррозионного растрескивания металлов, что вряд ли может считаться оправданным, поскольку наличие сопряженных анод­ ных и катодных реакций в металле обусловливает серьезное

реакции при определении скорости распространения коррозион­ ной трещины, так как она основана на предположении, что равно­ весные потенциалы металла в вершине трещины и на остальной поверхности равны, а электрохимическая гетерогенность внутри трещины отсутствует.

Электрохимические реакции контролируют скорость процесса коррозионно-механического воздействия среды, особенно в на­ чальный период роста трещины, когда происходит коррозионное растворение металла с образованием, например, поражений в виде питтингов [138]. Так в холоднодеформированных сталях типа 18-8, испытываемых в растворе MgCl2 при 154° С, образуются специфические туннели субмикроскопических размеров, которые располагаются вдоль плоскостей скольжения в направлении, соответствующем сидячим дислокациям Коттрелла—Ломера. Как указывается в работе [139], одной из стадий коррозионного ра­ стрескивания является «туннельная» коррозия на выходах сту­ пенек скольжения на поверхность. Наличие каналов (туннелей) распространяющихся в глубь металла, было показано при вы­ держке сплава Си— 25% Аи в 10%-ном растворе FeCl3, сплава Mg—7% А1 — в растворах NaCl с К 3Сг20 7, нержавеющей стали типа 301 в 42%-ном растворе MgCl2 при 140° С и алюминия в рас­ творе NaCl. Поперечный размер образующихся микрополостей обычно значительно меньше их гл\бины, что придает им капил­ лярные свойства, обусловливающие быстрое заполнение электро­ литом. Поэтому можно принять в качестве модели микрополости тонкий цилиндрический капилляр или тонкую щель прямоуголь­ ного сечения, внутренняя поверхность которых поляризуется коррозионными токами или от внешнего источника.

Распределение поляризации в капиллярной трубке

Распределение катодного процесса в' полости типа полубескоиечной трубки, поляризуемой расположенным у начала этой трубки анодом, изучал А. Н. Фрумкин [140] для случая

194

Фо — начальная-поляризация трубки, являющаяся величиной постоянной. i

Вследствие' капиллярности трубки в точке х = 0 образуется

мениск, кривизной которого можно пренебречь и считать гра­ ничащую с газом поверхность электролита совпадающей с пло­ скостью торца трубки. Поместим точечный источник тока (анод) Мощностью <7 на оси трубки вблизи межфазной границы х = О,

Внутренняя поверхность трубки (катод) будет поглощать гене­ рируемый ток и поляризоваться им так, чтобы обходу по контуру ABCDA (см. рис. 87) соответствовало уравнение для потенциалов

v (х , г) электролита, обусловленных токами / (х), и поляриза­ ции ф (х):

где Е — градиент э. д. с. в цепи контурного тока.

Очевидно, потенциалы электролита v (х , г), создаваемые то­

ками / (х), определяются с учетом зеркального отображения

(в точке х, г) сплошного изолированного бесконечного цилиндра

из материала с удельным сопротивлением р под воздействием источника тока, сосредоточенного на оси цилиндра в точке т и имеющего единичную мощность х. В случае источника единич­

где / 0 (rt) — модифицированная функция Бесселя нулевого по­

рядка; г — радиальная координата точки.

Выражая первое слагаемое через интегральное представление функции источника и удовлетворяя граничному условию о ра­ венстве тока, нормального к поверхности, нулю, находим

1 В случае капилляра бесконечной длины в этом выражении будет стоять функция j (т), зависящая от знака аргумента.

196

где 1г (г, t) — модифицированная функция Бесселя первого

порядка.

Подставляя выражение (248) в (246) и затем в (245), получаем интегро-дифференциальное уравнение:

в прилегающих к стенке трубки слоях электролита и определяю­ щийся аналогично функции 0 (х, г) с учетом отражения от гра­

Волнистой чертой обозначен образ функции, со — параметр преобразования.

Решение уравнения с использованием преобразования Фурье приводит к следующему изображению линейной плотности

тока / (со):

Точно вычислить / (х) из уравнения (252) через известные функции не удается. Поэтому используем приближенные методы.

Подынтегральное выражение для обратного преобразования быстро уменьшается с ростом со, и если R достаточно велико,

то определяющими основное значение интеграла становятся достаточно малые со. В этих условиях можно аппроксимировать [х (гео) как гео/2:

Р

197